Parameter Quecksilber
Entfernung von Quecksilber aus kontaminierten Abwasser
Quecksilber ist ein extrem giftiges Metall. Es wird mehr und mehr kritisch bewertet und auf sehr niedrige Grenzwerte im Abgas, im Abfall und im Abwasser limitiert.
In der Vergangenheit wurde Quecksilber für die verschiedensten Anwendungen in Thermometern, elektri-schen Schaltrelais, Quecksilberdampflampen, Ätzbädern, der Chlor-Alkali Elektrolyse (Amalgamprozess), der Gewinnung von Gold und vielem mehr genutzt. Aufgrund der vielfältigen Anwendung des Quecksilbers findet man es heute in fast allen Abfallströmen. Auch in den Rohstoffen zur Energiegewinnung wie Kohle, Erdöl und Erdgas, ist Quecksilber enthalten.
Während der Verbrennung von Abfall (WtE – Waste to Energy) bzw. der anderen Energieträger verdampft das Quecksilber und geht in die Gasphase über. Um die Quecksilberfreisetzung in die Umgebung zu vermeiden muss das Rauchgas entweder trocken oder nass gereinigt werden. Die vielfältig angewandte Technologie in Kraftwerken ist die nasse Rauchgasentschwefelung (FGD – Flue Gas Desulfurization), bei der das Kondensat das Quecksilber auswäscht. Die Entfernung des Quecksilbers vom Waschwasser erfolgt vor der Ableitung und ist ein wichtiger Schritt die Gesundheit der Menschheit auch in der Zukunft zu sichern.
Quecksilber Entfernung:
Aufgrund der verschiedenen Formen die Quecksilber im gleichen Abwasserstrom annehmen kann, müssen mehrere Technologien kombiniert werden:
Filtration: Entfernung von kolloiden Komplexen; Oxidierung von Organik
Adsorption: Entfernung von monovalentem Quecksilber; Entfernung von organischen Quecksilberverbindungen
Funktionalisiertes Harz: Entfernung von Quecksilberionen (Hg2+)
Eine Technologie zur Quecksilberent-fernung besteht aus mehreren Stufen, die je nach Bedarf zusammengestellt werden. Bei Behandlung des Abwassers aus der nassen Rauchgasentschwefelung sind die kolloidalen Partikel durch Filtration und nachfolgend das Quecksilber durch selektiv wirkende Harze zu entfernen.
Weitere Informationen
Quecksilber im Abwasser
Quecksilber ist in kommunalen und industriellen Abwässern vorhanden. Der Gehalt an Quecksilber variiert zwischen 10 und 700 µg/l. Kritisch sind bereits Werte im einstelligen Bereich mit realen umweltbelastenden Auswirkungen.
Gefährdung durch Quecksilber
Quecksilber ist ein sehr reaktionsfreudiges Molekül und es existiert in den verschiedensten Formen, als flüchtiges monovalentes Hg (0), als geladenes Ion Hg2+ oder als organische Quecksilber-verbindung, zum Beispiel Methylqueck-silber.
Aufgrund der Reaktionsfreudigkeit und der hohen Löslichkeit des Quecksilbers in Wasser formt es Komplexe mit vielen anderen Ionen, fällt aus und akkumuliert zum Beispiel im menschlichen Körper. Quecksilber ist in der Luft und im Wasser, wo Tiere und Pflanzen es aufnehmen und es in unsere Nahrungskette bringen.
Grenzwerte
Die Grenzwerte für Quecksilberkontamination wurden von den deutschen Behörden (Umweltbundesamt) angepasst und betragen für die Abgasemission von Kohlekraftwerken 4 bzw. 7 µg/m³. Die Grenzwerte für die Einleitung von Abwasser sind in Diskussion und die Beste Verfügbare Technologie (BVT) ist in Bewertung. Die Industrie erwartet Grenz-werte von 0,3 bis 3 µg/l für Abwasser.
Filtration
Kolloide Partikel und andere Quecksilber-verbindungen werden in einem vorge-lagerten Filtrationsschritt entfernt. Die Entfernung der Partikel ist notwendig zur Verlängerung der Harzstandzeit. Je nach Partikelgröße und –menge werden Beutel-filter, Ultrafiltration (kleiner 1 µm) oder Nanofiltration (kleiner 0,03 µm) eingesetzt. Die Filtration bietet die Möglichkeit geringe Mengen Organik durch Insitu Oxidation zu entfernen oder Additive für spezielle Behandlungen zu zugeben.
Adsorption
Monovalentes bzw. organisch gebundenes Quecksilber reagiert mit elementarem Schwefel zu unlöslichen Sulfiden. Für diese Reaktion wird das Abwasser mit NaS oder FeIIS dotiert. Der Schwefel (S) löst sich in elementarer Form und Na bzw. Fe entwickelt eine reduzierende Umgebung in der das Quecksilber in Ionenform umgewandelt wird, zu HgS reagiert und ausfällt. Der ausfallende Feststoff wird von der flüssigen Phase abfiltriert. Der Filterkuchen enthält die Quecksilberverbindung und muss sicher deponiert werden. Typische Adsorber können 1 – 2 mass% Quecksilber adsorbieren.
Funktionalisiertes Harz
Funktionalisierte Ionenaustauscherharze können verschiedene Quecksilberformen bis zu sehr geringen Restgehalten entfernen, z. B. Methylquecksilber, mono-valentes Quecksilber und auch Hg2+. Ionenaustauscherharze werden in der Hydro-metallurgie und zur Metallgewinnung im Bergbau (Säurelaugung) großtechnisch zur Metallabtrennung eingesetzt.
Merry Go Round - Fahrweise
Die geringen Eintragsgehalte und die hohen Forderungen treiben die Harze schnell an die Durchbruchsgrenzen. Im Vergleich zur Adsorption arbeiten Ionen-austauscher in geschlossenen Tanks wobei Geschwindigkeit und Fahrweise angepasst werden kann.
Zur Erhöhung der Hg-Aufnahmefähigkeit des Harzes hat sich die “Merry go round” Fahrweise bewährt. Mit dieser Fahrweise werden 3 oder 4 Kolonnen in Serie installiert, wobei jede Kolonne nur einen Teil des Quecksilbers entfernt und damit einen höheren Austrittsgehalt zulässt.
Im Falle des Durchbruchs der letzten Kolonne wird eine mit frischem Harz gefüllte Kolonne hinzugefügt, die erste Kolonne entleert und das beladene Harz sicher entsorgt. Typische funktionalisierte Harze binden bis zu 5 mass% Quecksilber.
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